科学家开发选择性电催化剂,解决汽车氢燃料电池耐久性问题

放大  缩小 日期:2020-07-15     评论:0       [ 进入汽车材料社区 ] [ 汽车材料馆 ]
核心提示:【电池材料】当自行车在雨中弄湿时,车架和链条会腐蚀或生锈,从而缩短了自行车的使用寿命。需要定期涂油以防止这种情况的发生。电池是通过移动电子通过分别触发氧化和还原反应来产生电能的设备。但是它们在暴露于氧
电池材料】当自行车在雨中弄湿时,车架和链条会腐蚀或生锈,从而缩短了自行车的使用寿命。需要定期涂油以防止这种情况的发生。电池是通过移动电子通过分别触发氧化和还原反应来产生电能的设备。但是它们在暴露于氧气时也会腐蚀。这些电池还能润滑以防生锈吗?

随着环保型氢能源汽车的普及,提高氢汽车的核心-性能的研发在世界范围内日趋激烈。与燃料电池一旦启动就不会停止运行相比,由于其间歇性关闭,汽车燃料电池的性能将大大降低。这是因为在关闭点火时,由于空气被暂时引入阳极而产生ORR( oxygen reduction reactions),并且随着阴极电势的瞬时升高,阴极组分的腐蚀加速。

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Credit: Pohang University of Science & Technology (POSTECH)

由POSTECH材料科学与工程学的金勇泰教授和博士生Sang Moon Jung领导的研究团队使用了一种结合了铂和氢钨青铜的催化剂(Pt / HxWO3)来解决氢能源汽车关闭时燃料电池的腐蚀问题。该研究成果最近在《自然》的姊妹杂志《自然催化》(Nature Catalysis)中发布。研究中的催化剂已被证明可以促进氢氧化并选择性抑制氧还原反应。

该研究小组专注于(MIT,metal insulator transition)现象研究,该现象可根据周围环境有选择性地改变材料的电导率,以解决汽车燃料电池耐久性下降的问题。

研究团队专注于传统的电致变色材料氧化钨(WO3),因为通过质子的嵌入和还原可以极大地改变了其电导率。在正常操作中应用氧化钨的MIT现象会导致电极反应,同时通过嵌入质子保持H-WO 3(导体)状态。相反,当点火关闭时,将吸入混合空气,在混合空气中增加氧气压力并将其变为WO3(子导体),该电极停止电极反应,从而解决了阴极腐蚀的问题。

在汽车燃料电池的MEA评估中,由金属-绝缘子过渡现象引起的Pt / HxWO 3选择性氢氧化反应(HOR)催化剂的氢燃料电池在汽车停机条件下的耐用性是传统商用Pt / C催化剂材料电池的两倍以上。

负责这项研究的Yong-Tae Kim教授评论说:"这项研究极大地改善了汽车燃料电池的耐久性。" 他补充说:"预计通过这些发现,氢能源汽车的商业化将得到进一步的促进。"

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